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1 # cad0
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2 # 江山說科幻
波粒二象性,是愛因斯坦對於光的最經典的描述。光,不僅具有電磁波的性質,還具有量子的性質。
光,是什麼?光是一個物理學名詞,其本質是一種處於特定頻段的光子流。光源發出光,是因為光源中電子獲得額外能量。如果能量不足以使其躍遷到更外層的軌道,電子就會進行加速運動,並以波的形式釋放能量。如果躍遷之後剛好填補了所在軌道的空位,從激發態到達穩定態,電子就不動了。否則電子會再次躍遷回之前的軌道,並且以波的形式釋放能量。
光具有四種特質:
一是在幾何光學中,光以直線傳播;
二是在波動光學中,光以波的形式傳播。
三是光速為299792458≈3×108m/s,在相對論中光速是不可超越的。
四是光的能量是量子化的,構成光的量子(基本微粒),我們稱其為“光量子”,簡稱光子。
光速是什麼?光速,通常指電磁波(包括光波)在真空中傳播的速率。常用c表示。實驗測得各種波長的電磁波在真空中的速度是一常數,其值為c=2.99792458×108米/秒。
光速與觀測者相對於光源的運動速度無關,即相對於光源靜止和運動的慣性系中測到的光速是相同的。物體的質量還跟它運動的速度有關,物體的質量將隨著速度的增大而增大,當物體的速度接近光速時,它的質量將趨於無窮大,所以有質量的物體達到光速是不可能的。只有靜止質量為零的光子,才始終以光速運動著。光速與任何速度疊加,得到的仍然是光速。
光速不可能超越,是愛因斯坦根據質能方程推匯出的。因為如果一個物體的速度越快,它的自身慣性就會越大,質量就會越大。那麼,想要為這一物體加速所需要的動能就會越大。當物體速度達到一定程度,就很難再加速。因此,物體的速度不可能超過光速,除非它沒有質量。
超光速現象是存在的!2011年9月22日,義大利物理學家在OPERA實驗中發現了一種超出光速40322.58分之一的中微子,如果實驗資料確鑿無誤,愛因斯坦的相對論將會受到挑戰。但是隨後便發現,該實驗結果為裝置線路接錯而造成。該實驗結果於2012年6月8日被該小組宣佈撤銷。
但是仍然存在著超光速的現象。
✪一直與相對論有衝突的量子理論看上去是允許物質以大於光速的速度運動的。在20世紀20年代,量子論顯示一個系統相隔遙遠的不同組成部分能夠瞬時聯絡。例如,當一個高能光子衰變成兩個低能光子時,它們的狀態是不定的,直到對它們中間的某一個作出觀察才確定下來。另一個粒子看上去感知到它的同伴被進行了一次觀測,結果是任何對第二個粒子的測量總會得到與對第一個粒子的測量相一致的結果。這樣遠距離的瞬時聯絡,看起來像是一個訊息以無限大的速度在粒子之間傳遞了。它被愛因斯坦稱為“幽靈式的超距作用”,聽起來難以置信,但卻是真實的現象。
✪根據觀測,目前宇宙仍然在加速膨脹。星系之間的距離不斷拉大。而且,根據測算宇宙膨脹的速度是超過光速的。這一現象同樣也證明了超光速的存在。
總結愛因斯坦自己在《相對論:狹義與廣義理論》第76頁說“光速不變”並不是始終正確的。當時間和距離沒有絕對的定義的時候,如何確定速度並不是那麼清楚的。
因此,超光速到底存不存在還需要更加科學的證明,這取決於參考系、時空論等多種因素。人類的科技理論在不斷向前發現,很多理論可能只是一時正確,未來都會被替代。
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3 # 天文線上
到此,會有很多複雜的回答,但我還是會盡量解決並讓大家搞清楚,世界上沒有“限速障礙”或者一些在你嘗試到達光速情況下讓你撞上的牆。最主要是,在人類的角度來看,是根本不可能加速達到光速程度,你可以一直加速,但是你無論如何嘗試都不能達到比光速要快。
如果說你乘上了一艘火箭,嘗試加速到2億米/秒的速度來離開地球。 這樣的速度下,你就宛如的手電筒裡閃耀的光一樣向你的目的地方前進著。如果你去計算這個裡面的光速,你可能會發現這是3億米/秒的速度。那麼反之將手電筒光指向地面並再次測量,你也是會得到3億米/秒速度的結果。
嗯!
好了,再假設,有一個大石頭在你的火箭外面。這顆石頭也保持在2億米/秒的速度(相對於地球),而且只要你保持2億米/秒的速度,它就會與你的火箭飛船並駕齊驅。由於你將這顆石頭當作參照物,那麼就可以比石頭更快的情況下再加速2億米/秒。
現在,在你的後視鏡中看到,那顆石頭正以2億米/秒的速度與你分離。所以到底你相比起地球來說,你的速度有多快呢?4億米/秒?比光速要快?但事實上並不是這樣。相對地球來說,你的速度是2.76億米/秒。在你的後視鏡看,那顆石頭是以2億米/秒的速度與你分離,而地球以2.76億米/秒的速度與你分離。
如果你再次測量那個手電筒一樣的光裡的速度的話,同樣也是 3億米/秒,無論從地球到目的地計算還是從目的地到地球計算。
所以,重點就是:每個人的光速是恆定的。對於我們地球來說,速度是3億米/秒,對於在一艘光速飛船中的某人來說,也是3億米/秒。 如果那艘火箭船上的有個人向地球照射光,他們測得該速度也是3億米/秒。在地球上,我們會從這種相同的光束,也測量得到3億米/秒。
如果光速是恆定的,那麼你怎麼說去達到它?
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首先說光是什麼?
光是一個物理學名詞,其本質是一種處於特定頻段的光子流。光源發出光,是因為光源中電子獲得額外能量。如果能量不足以使其躍遷到更外層的軌道,電子就會進行加速運動,並以波的形式釋放能量。如果躍遷之後剛好填補了所在軌道的空位,從激發態到達穩定態,電子就停止躍遷。否則電子會再次躍遷回之前的軌道,並且以波的形式釋放能量。
關於光速超越的問題。
超光速會成為一個討論題目,源自於相對論中對於局域物體不可超過真空中光速c的推論限制,光速成為許多場合下速率的上限值。在此之前的牛頓力學並未對超光速的速度作出限制。而在相對論中,運動速度和物體的其它性質密切相關,速度低於(真空中)光速的物體如果要加速達到光速,其質量會增長到無窮大因而需要無窮大的能量,而且它所感受到的時間流逝甚至會停止,所以理論上來說達到或超過光速是不可能的。
但這一理論並非神聖不可侵犯,自1955年以來一系列理論與實驗研究企圖發現超光速現象,多個實驗顯示超光速是可能的 。物體要到光速需要無限能量,而在平行空間下無法超光速。現已有科學家提出設想:將物體前方的空間壓縮,將物體後方的空間擴大來超過光速。只是需要巨大的能量,現有科技也無法做到。